CN1793531A - 挖掘机上控制吊杆与旋架联动的液压控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种液压控制装置，包括第一泵和第二泵，吊杆第二速度控制卷轴，转动马达，吊杆液压缸，辅助压力控制阀，和汇合管线，用于汇合来自吊杆第二速度控制卷轴的液压流和来自吊杆第一速度控制卷轴的液压流。设置在汇合管线上的转动压力顺序控制阀具有用于减小由汇合管线提供给吊杆液压缸的液压流的可变节流孔；并且，转动压力顺序控制线连接该转动压力顺序控制阀的压力接收部件和辅助压力控制阀的转动控制辅助压力信号线，这样，转动压力顺序控制阀的可变节流孔的开启范围与辅助压力控制阀的转动控制辅助压力的压力值成比例减小。

Description

挖掘机上控制吊杆与旋架联动的液压控制装置
技术领域
本发明涉及控制挖掘机联动操作的液压控制装置，更具体地说，涉及一种当挖掘机通过吊杆和旋架联动操作进行如装载至卡车操作、平整土地操作等诸如此类的工作时，用于控制吊杆和旋架联动操作增加转动力矩以促使旋架的转动操作顺利进行的液压控制装置。
背景技术
液压挖掘机具有前部工作装置，包括吊杆、臂和铲斗，这些装置可单独动作或通过从一个或多个液压泵流出的液压流进行联动，以实施各种联动操作如挖掘操作、土地平整操作、装载货物到卡车等等。在此所用的术语“联动操作”表示挖掘机的操作同时由两个或两个以上的吊杆液压缸、臂液压缸和转动马达完成。
如现有技术中所知，传统的液压挖掘机包括液压控制装置。这种液压控制装置配置了具有吊杆第一速度控制卷轴和吊杆第二速度控制卷轴和臂第一速度控制卷轴和臂第二速度控制卷轴的控制阀，该阀可转动使得吊杆和臂根据所进行的操作以较低速度(“第一速度”)或较高速度(“第二速度”)移动。
属于第一卷轴组的吊杆第二速度控制卷轴和臂第一速度控制卷轴与主液压泵连通，而属于第二卷轴组的吊杆第一速度控制卷轴和臂第二速度控制卷轴与次液压泵连通。在第一速度时，仅有一个液压泵产生的液压流用于驱动吊杆液压缸或臂液压缸。与此相反，在第二速度时，主液压泵和次液压泵产生的液压流汇合在一起以驱动吊杆液压缸或臂液压缸。
更具体地说，参照图1，现有技术的液压控制装置具有第一液压泵P1和第二液压泵P2，各自产生用于液压控制装置的液压流。该液压控制装置还配置有控制阀100，用于控制第一液压泵P1和第二液压泵P2供给吊杆液压缸105和臂液压缸107的液压流。控制阀100包括由吊杆第二速度控制卷轴101B和臂第一速度控制卷轴103A组成的第一控制卷轴组100A，和由吊杆第一速度控制卷轴101A和臂第二速度控制卷轴103B组成的第二控制卷轴组100B。第一控制卷轴组100A中还包括转动控制卷轴109，用于控制转动马达120的动作。
换句话说，转动控制卷轴109、吊杆第二速度控制卷轴101B和臂第一速度控制卷轴103A以指定的顺序分别从上游到下游设置在第一支路110上，以通过并联管线111、112、113接收来自第一泵P1的液压流。吊杆第一速度控制卷轴101A和臂第二速度控制卷轴103B按指定的顺序分别从上游到下游设置在第二支路115上，以通过并联管线116、117接收来自第二泵P2的液压流。
再参照图1，第一液压泵P1的液压流分流给转动控制卷轴109和吊杆第二速度控制卷轴101B从而以第二速度驱动转动马达120和吊杆液压缸105。而吊杆第二速度控制卷轴101B和吊杆第一速度控制卷轴101A通过汇合管线112连接到吊杆液压缸105，以致于第一液压泵P1的液压流和第二液压泵P2的液压流分别通过吊杆第二速度控制卷轴101B和吊杆第一速度控制卷轴101A后汇合于汇合管线112。止回阀123设置在汇合管线112上，以允许流过吊杆第二速度控制卷轴101B的液压流通过该汇合管线112提供给吊杆液压缸105，但防止流过吊杆第一速度控制卷轴101A的液压流流向吊杆第二速度控制卷轴101B。
这类液压控制装置中，在吊杆液压缸105和转动马达120同时动作期间，吊杆和旋架联动操作的起始阶段的转动驱动压大于吊杆驱动压。这导致第一液压泵P1的液压流先流入吊杆液压缸105，因而平衡了吊杆液压缸105的驱动压和转动马达120的驱动压。
转动马达120与安全阀125一起用于限制提供给转动马达的液压流的压力低于预定值。在转动马达120驱使旋架独自移动时，其他操作组件停止不动，转动驱动压增加到如图2a的线A1所示的安全阀125的安全压力值时，，转动力矩就如图2b的线A2所示的那样达到最大，从而使得转动操作顺畅进行。
但是，在吊杆和旋架联动操作的情况下，转动驱动压不是剧增到最大值而是保持与如图2a的线B1所示的吊杆驱动压的值相等，，这意味着转动力矩不能达到如图2b的线B2所示的最大值。这使得在吊杆和旋架联动操作中，比吊杆需要更大力矩的旋架的移动是困难的。
发明内容
鉴于现有技术中液压控制装置的前述问题和其他固有缺陷，因此本发明的目的是提供挖掘机上控制吊杆和旋架联动操作的液压控制装置，以在联动操作在斜坡上进行，如进行卡车装载操作、土地平整操作等类似工作时，提高转动压至预定的转动安全压力值，从而使旋架便利移动。
考虑到这种目的，本发明提供一种挖掘机上控制吊杆和旋架联动操作的液压控制装置，包括第一液压泵和第二液压泵；分别设置在并列管线上的转动控制卷轴和吊杆第二速度控制卷轴，用于通过该并列管线接收来自第一泵的液压流；吊杆第一速度控制卷轴，用于接收来自第二泵的液压流；由第一泵通过转动控制卷轴提供的液压流驱动的转动马达；由第一和第二泵通过吊杆第二速度控制卷轴和吊杆第一速度控制卷轴提供的液压流驱动的吊杆液压缸；辅助压力控制阀，用于提供辅助压力压以移动转动控制卷轴；吊杆第一速度控制卷轴和吊杆第二速度控制卷轴，和汇合管线，用于汇合来自吊杆第二速度控制卷轴的液压流和来自吊杆第一速度控制卷轴的液压流，其特征在于，还包括：
设置在汇合管线上的转动压力顺序控制阀，且其具有用于减小通过汇合管线提供给吊杆液压缸的液压流的可变节流孔；和转动压力顺序控制线，用于连接转动压力顺序控制阀的压力接收部件和辅助压力控制阀的转动控制辅助压力信号线，以使转动压力顺序控制阀的可变节流孔的开启范围与辅助压力控制阀的转动控制辅助压力值成比例减小。
在本发明的优选实施例中，理想的转动压力顺序控制阀的可变节流孔部分还包括可变节流孔部件，用于与转动压力顺序控制线上的转动控制辅助压力的压力值成比例地减小开启范围，和紧接着可变节流孔部件之后设置的排放部分，用于保持开启范围不变。
在本发明的优选实施例中，理想的液压控制装置转动压力顺序控制管线还包括选择开关和设置在转动压力顺序控制线上的选择阀，选择阀用于选择开启或关闭该转动压力顺序控制线，以响应选择开关的启动或关闭。
综上所述，本发明在吊杆和旋架联动操作时，若需要产生大于吊杆驱动压的转动驱动压，例如，若挖掘机通过同时移动吊杆和旋架在斜坡上进行卡车装载操作，操作者可操作或打开选择开关以增加转动驱动压或转动力矩至最大值，特别是在吊杆和旋架联动操作的起始阶段，从而使得在斜坡上卡车装载操作顺畅进行。同时，在平地上进行吊杆和旋架联动操作时，选择开关不启动或关闭，以致于吊杆移动与旋架移动可根据加到吊杆液压缸和转动马达的驱动压进行控制，而非采用上述的转动压力顺序控制。
附图说明
下面通过结合附图的优选实施例的描述，本发明的上述或其他目的、特性和优点将更为明显，其中：
图1为现有技术的挖掘机中进行吊杆和旋架联动操作的液压控制装置中所采用的液压传动系统的示意图；
图2a为在旋架单独移动和吊杆和旋架联动两种情况下的转动驱动压变化的示意图；
图2b为在旋架单独移动和吊杆和旋架联动两种情况下的转动驱动力矩变化的示意图；
图3为根据本发明的挖掘机中进行吊杆和旋架联动操作的液压控制装置中所采用的液压传动系统的示意图；以及
图4为本发明的液压控制装置中设置的转动压力顺序阀的开启范围与行程之间关系的曲线图。
具体实施方式
现参照附图对根据本发明的挖掘机中进行吊杆和旋架联动操作的液压控制装置的优选实施例进行详细描述。
图3为本发明的液压控制装置的一个实施例的示意图。如图3所示，本发明的液压控制装置设置有第一液压泵P1和第二液压泵P2，各自用于产生液压控制装置中所需的液压流。从第一和第二液压泵P1、P2中释放出的液压流由控制阀10直接控制，然后再分配到各种液压传动装置，如转动马达1，吊杆液压缸3和臂液压缸5，以受控方式驱动它们。转动安全阀2设置在连接转动马达1和第一液压泵P1的液压管线上。
控制阀10包括用于控制转动马达1驱动的转动控制卷轴13；以较低速度(“第一速度”)驱动吊杆液压缸3的吊杆第一速度控制卷轴11A；以较高速度(“第二速度”)驱动吊杆液压缸3的吊杆第二速度控制卷轴11B；以第一速度驱动臂液压缸5的臂第一速度控制卷轴12A；和以第二速度驱动臂液压缸5的臂第二速度控制卷轴12B。
转动控制卷轴13，吊杆第二速度控制卷轴11B和臂第一速度控制卷轴12A按指定的顺序分别从上游到下游设置在第一支路15，并通过并列管线16、17、18分别连接到第一液压泵P1。通常，第一液压泵P1的液压流通过第一支路15排入贮液槽。
吊杆第一速度控制卷轴11A和臂第二速度控制卷轴12B按指定的顺序分别从上游到下游设置在第一支路19，并通过并列管线20，21连接到第二液压泵P2。通常，第二液压泵P2的液压流通过第二支路19排入贮液槽。
吊杆第二速度控制卷轴11B和吊杆第一速度控制卷轴11A的排出口共同连接到汇合管线25，并通过该汇合管线25与吊杆液压缸3连通。
设置辅助压力控制阀24，在操纵杆24A控制下，减小辅助压力泵P3释放出的液压流的压力，然后再提供辅助压力信号给每个控制卷轴11A、11B、12A、12B和13。
若辅助压力控制阀24同时发出吊杆第一速度控制信号和吊杆第二速度控制信号，以使以第二速度驱动吊杆液压缸3，如图3所示，吊杆第一速度控制卷轴11A和吊杆第二速度控制卷轴11B移向左边。这确保第一液压泵P1的液压流和第二液压泵P2的液压流分别流过吊杆第二速度控制卷轴11B和吊杆第一速度控制卷轴11A，并在汇合管线25中汇合在一起，汇合后的液压流提供给吊杆液压缸3使其以第二速度驱动。
在汇合管线25上设置转动压力顺序控制阀30，用于按照辅助压力控制阀24提供的转动控制辅助压力的压力值成比例地减小通过汇合管线25供给吊杆液压缸3的液压流。
转动压力顺序控制阀30具有压力接收部件30a，可变节流孔31和止回阀32。该转动压力顺序控制阀30的压力接收部件30a通过转动压力顺序控制管线27和转动控制信号线26与辅助压力控制阀24相连接，以使其可从辅助压力控制阀24接收转动控制信号压。
转动压力顺序控制阀30的可变节流孔31具有可变节流孔部件X，用于与转动压力顺序控制线27上的辅助压力控制阀的转动控制辅助压力的压力值成比例地减小开启范围，和紧接着可变节流孔部件X之后设置的排放部分Y，用于保持开启范围不变。
因此，若操作辅助压力控制阀24并产生转动控制信号压，以使旋架单独移动或吊杆和旋架联动操作，转动控制信号压作用于控制阀10的转动控制卷轴13，与此同时，通过转动压力顺序控制管线27，转动控制信号压也作用于转动压力顺序控制阀30的压力接收部件31a。
由于辅助压力控制阀24的转动操纵杆24A较大程度上受控，转动控制信号压SW1、SW2的增加量通过转动压力顺序控制管线27加到转动压力顺序控制阀30的压力接收部件31a，以响应转动压力顺序控制阀30移到可变节流孔31的开启范围减小的位置。这会减小与第二液压泵P2的液压流在汇合管线25上汇合的第一液压泵P1的液压流。因此，通过转动控制卷轴13提供给转动马达1的液压流适当地增加，因而转动驱动压变得大于吊杆驱动压，从而导致转动马达以及与其相连的旋架更快地移动。
可以理解转动压力顺序控制阀30通常由弹簧向上偏置，其可变节流孔部件X的具体部件与转动压力顺序控制管线27成直线。若转动顺序控制信号压通过转动压力顺序控制管线27传送到压力接收部件30a，该转动压力顺序控制阀30向弹簧偏置力的反向移动，这样排放部分Y与转动压力顺序控制管线27成直线。转动压力顺序控制阀30回弹偏置弹簧具有如图3所示的弹簧常数。从图3中可看出，对于可变节流孔部件X，转动压力顺序控制阀30的开启范围在开始阶段急剧减小之后随转动压力顺序控制阀30的行程加大而平缓减小。但是，对于排放部分Y，转动压力顺序控制阀30的开启范围最小化之后保持不变而与转动压力顺序控制阀30的行程无关。
在转动压力顺序控制管线27上设置选择阀29，用于有选择地开启或关闭该转动压力顺序控制管线27，以响应与该选择阀29电连接的选择开关28的驱动或关闭。
若操作者驱动选择开关28进行转动顺序控制操作，该选择阀29将打开转动压力顺序控制管线27从而可进行转动顺序控制。相反，若选择开关28关闭以进行吊杆和旋架联动操作，该选择阀29将关闭转动压力顺序控制管线27从而使转动顺序控制功能丧失。这样可通过通常所加的驱动压来驱动吊杆液压缸3和转动马达1。
现更详细地描述根据本发明的液压控制装置的操作。
若为完成在斜坡上进行卡车装载等操作，操作者希望同时操作吊杆和旋架，接通选择开关28从而开启转动压力顺序控制管线27。接着，同时操纵辅助压力控制阀24的转动操纵杆24A和吊杆操纵杆24B以使辅助压力控制阀24产生转动控制信号压和吊杆控制信号压。
所产生的转动控制信号压使转动控制阀13向左或右移动以致于转动马达1在第一液压泵P1提供的液压流的驱动下正向或反向转动。与此同时，转动控制信号压通过转动压力顺序控制管线27传送到转动压力顺序控制阀30的压力接收部件30a，从而使转动压力顺序控制阀30向下移动，如图3所示。这样转动压力顺序控制阀30的可变节流孔31可减小与第二液压泵P2的液压流在汇合管线25上汇合的第一液压泵P1的液压流。
如上所述，根据本发明的液压控制装置，转动压力顺序控制阀自适应地，根据辅助压力控制阀产生的转动控制信号压的值，亦即辅助压力控制阀的操纵程度，成比例地增加或减小旋架的移动速度。这使得操作者可更方便地控制吊杆和旋架联动操作，并有助于改善比吊杆操作需要更大力矩的转动操作的性能，尤其是利用吊杆和旋架联动操作的优点在斜坡进行卡车装载操作的情况下。
尽管在此所描述的是本发明的优选实施例，显然对于本领域的技术人员而言，可在附后的权利要求所限定的本发明的范围内进行各种修改或变更。

Claims (4)

1、一种挖掘机上控制吊杆和旋架联动操作的液压控制装置，包括：第一液压泵和第二泵(P1，P2)；分别设置在并列管线上的转动控制卷轴(13)和吊杆第二速度控制卷轴(11B)，用于通过该并列管线接收来自第一泵(P1)的液压流；吊杆第一速度控制卷轴(11A)，用于接收来自第二泵(P2)的液压流；转动马达(1)由第一泵(P1)通过转动控制卷轴(13)提供的液压流驱动，吊杆液压缸(3)由第一和第二泵(P1，P2)分别通过吊杆第二速度控制卷轴(11B)和吊杆第一速度控制卷轴(11A)提供的液压流驱动；辅助压力控制阀(24)，用于提供辅助压力以移动转动控制卷轴(13)、吊杆第一速度控制卷轴(11A)和吊杆第二速度控制卷轴(11B)；和汇合管线(25)，用于汇合来自吊杆第二速度控制卷轴(11B)的液压流和来自吊杆第一速度控制卷轴(11A)的液压流，其特征在于，还包括：
设置在汇合管线(25)的转动压力顺序控制阀(30)，且其具有用于减小通过汇合管线(25)提供给吊杆液压缸(3)的液压流的可变节流孔(31)；和
转动压力顺序控制线(27)，用于连接与转动压力顺序控制阀(30)的压力接收部件和辅助压力控制阀(24)的转动控制辅助压力信号线，以使转动压力顺序控制阀(30)的可变节流孔(31)的开启范围与辅助压力控制阀(24)的转动控制辅助压力的压力值成比例减小。
2、如权利要求1所述的液压控制装置，其中，转动压力顺序控制阀(30)的可变节流孔(31)包括可变节流孔部件(X)，用于与转动压力顺序控制线(27)上的转动控制辅助压力的压力值成比例地减小开启范围，和紧接着可变节流孔部件(X)之后设置的排放部分(Y)，用于保持开启范围恒定。
3、如权利要求1所述的液压控制装置，还包括选择开关(28)和设置在转动压力顺序控制线(27)上的选择阀(29)，选择阀(29)用于选择开启或关闭该转动压力顺序控制线(27)以响应选择开关(28)的启动或关闭。
4、如权利要求2所述的液压控制装置，还包括选择开关(28)和设置在转动压力顺序控制线(27)上的选择阀(29)，选择阀(29)用于选择开启或关闭该转动压力顺序控制线(27)以响应选择开关(28)的启动或关闭。
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